【中国发明,中国发明授权】使用光线干涉仪的速度测量方法及装置
有权-审定授权 中国
- 申请号：
- CN201510098752.0
- 专利权人：
- 周家军
- 授权公告日/公开日：
- 2019.01.11
- 专利有效期：
- 2015.03.06-2035.03.06
- 技术分类：
- G01:测量；测试
- 转化方式：
- 转让
- 价值度指数：
-
- 53.0分
- 价格：
- 面议
发布人
周家军
联系人周家军
-
- 15224595669
-
- zhoujiajun198204@126.com
- 专利信息&法律状态
- 专利自评
- 专利技术文档
- 价值度指数
- 发明人阵容
著录项
- 申请号
- CN201510098752.0
- 申请日
- 20150306
- 公开/公告号
- CN104655870A
- 公开/公告日
- 20150527
- 申请/专利权人
- [周家军]
- 发明/设计人
- [周家军]
- 主分类号
- G01P3/68
- IPC分类号
- C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16
- CPC分类号
- C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16(2013.01)
- 分案申请地址
- 国省代码
- 广西(45)
- 颁证日
- G06T1/00
- 代理人
摘要
本发明是一种使用光线干涉仪的速度测量方法及装置。本装置的光干涉仪由封闭腔体、中空腔体2部分组成，中空腔体的光线传播方向和物体的运动方向互相平行，光线在中空腔体中产生光程差。将装置安装在测量物体上，光程差和物体的运动速度有比例关系。将光线接收装置安装在干涉屏上，测量出光程差的大小。用微处理器进行编程逻辑运算，反向计算出物体的运动速度。用3个这样装置组成xyz三维直角坐标系，可测量物体在x轴、y轴、z轴方向的运动速度。本装置可作为导航仪使用，用于飞船、飞机、火箭、导弹、轮船、汽车、火车上，测量它们的运动速度。
法律状态
| 法律状态公告日 | 20190111 |
| 法律状态 | 授权 |
| 法律状态信息 | 授权 |
| 法律状态公告日 | 20150624 |
| 法律状态 | 实质审查的生效 |
| 法律状态信息 | 实质审查的生效 IPC(主分类):G01P 3/68 申请日:20150306 |
| 法律状态公告日 | 20150527 |
| 法律状态 | 公开 |
| 法律状态信息 | 公开 |
专利名称：使用光线干涉仪的速度测量方法及装置
专利号：ZL201510098752.0
发明状态:已授权
发明人：周家军
技术领域：
本发明装置是一种使用光线干涉仪的速度测量方法及装置。本发明装置有两种技术方案，一种方案是使用真空腔体，另一种方案是使用敞开腔体。
背景技术：
本发明装置的工作原理是利用光线干涉仪产生光程差，根据仪器的运动速度和光线干涉仪的光程差有正比的关系，以及根据光程差和干涉条纹的移动数量成正比关系。用光线接收装置测量干涉条纹的移动数量，反馈到微处理器计算出光程差，反向推算出仪器的运动速度。将仪器和测量物体安装固定在一起，就可以测量出物体的运动速度。本装置和测量的物体之间没有机械传动，无摩擦、无损耗，可大大的提高测量运动物体速度的精度。
本发明装置可集成一体化，因为是使用光线测量，测量准确，精度高，测量范围大，理论上，可测量从0.00001米/秒到3*10^8米/秒。可广泛用于火箭、飞船、飞机、导弹、火车、汽车、轮船等需要测量速度的运动物体上。
并且，本发明装置还有一个重要的应用，可作为导航指引方向使用，可用于火箭、飞船、飞机、导弹上，替代陀螺仪使用。
权利要求
权利要求数量（10）
独立权利要求数量（1）
1.使用光线干涉仪的速度测量方法及装置，其特征在于，它主要包括：
——光线发射装置，发射固定频率、波长的激光；
——干涉仪，用于产生光程差；
——中空腔体，用于光线传播；
——封闭腔体，用于光线传播；
——干涉屏，用于显示干涉条纹；
——光线接收装置，用于接收干涉屏上干涉条纹光强明暗变化，将干涉条纹的光强变化转为电信号；
——电子设备，本装置需要使用微处理器、显示器、电源，用微处理器进行编程逻辑运算，反馈到显示器显示计算结果，电源为整套装置提供电能。
2.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，中空腔体是一个固定长度、可传播光线的中空的物体，中空腔体有2种形式：
第1种形式的腔体是密闭的，内部抽成高真空；
第2种形式是腔体是敞开的，腔体内部和腔体外部的介质可自由的流通、交换。
3.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，封闭腔体是一个固定长度、充满不可流动介质、可传播光线的密闭腔体，腔体是密封的，腔体内、外的介质不能自由的流通、交换。
4.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，干涉仪的光路由2部份组成，一部份光路是光线在封闭腔体内传播，另一部份光路是光线在中空腔体内传播，中空腔体的光线传播方向和测量物体的运动方向互相平行，干涉仪的光程差是光线在中空腔体内产生。
5.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，光线接收装置安装在干涉屏上，测量干涉屏上干涉条纹的光强明暗变化，转化为电信号输出，当光线接收装置上出现明条纹时，输出为1的电信号；当光线接收装置上出现暗条纹时，输出为0的电信号，光线接收装置每输出1次为1的电信号，代表干涉屏移动了1个干涉条纹，用微处理器记录干涉条纹的移动数量。
6.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，整套装置安装固定在测量的物体上，用光线发射装置发射固定频率、波长的激光，用干涉仪产生光程差，用光线接收装置测量光程差，用微处理器根据特定的公式、参数进行编程逻辑运算，计算出物体的运动速度，计算公式为：
v为物体的运动速度，L为中空腔体的长度，c为光线传播速度，N为明或暗干涉条纹的移动数量，λ为光线波长。
10.根据权利要求6的一种装置，其特征在于，将干涉仪安装在旋转物体上，使中空腔体的光线传播方向和旋转物体的旋转方向互相平行，可测量旋转物体安装点的旋转线速度，也可以测量旋转物体的旋转角速度。
7.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，激光器、干涉仪、光线接收装置、微处理器、液晶显示器、电源可以模块化为一个整体，和测量物体固定在一起，干涉仪中空腔体的光线传播方向和测量物体的运动方向互相平行安装。
8.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，本装置可以做成一个独立的模块化的整体，可从一个物体上拆下，安装到另外的物体上。
9.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，介质静止，装置运动，本装置测量的是装置的运动速度；介质运动，装置静止，本装置测量的是介质的运动速度，用3个这样的装置组成xyz三维直角坐标系，可以测量物体在x轴、y轴、z轴方向的运动速度及方向。
1.使用光线干涉仪的速度测量方法及装置，其特征在于，它主要包括：
——光线发射装置，发射固定频率、波长的激光；
——干涉仪，用于产生光程差；
——中空腔体，用于光线传播；
——封闭腔体，用于光线传播；
——干涉屏，用于显示干涉条纹；
——光线接收装置，用于接收干涉屏上干涉条纹光强明暗变化，将干涉条纹的光强变化转为电信号；
——电子设备，本装置需要使用微处理器、显示器、电源，用微处理器进行编程逻辑运算，反馈到显示器显示计算结果，电源为整套装置提供电能。
2.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，中空腔体是一个固定长度、可传播光线的中空的物体，中空腔体有2种形式：
第1种形式的腔体是密闭的，内部抽成高真空；
第2种形式是腔体是敞开的，腔体内部和腔体外部的介质可自由的流通、交换。
3.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，封闭腔体是一个固定长度、充满不可流动介质、可传播光线的密闭腔体，腔体是密封的，腔体内、外的介质不能自由的流通、交换。
4.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，干涉仪的光路由2部份组成，一部份光路是光线在封闭腔体内传播，另一部份光路是光线在中空腔体内传播，中空腔体的光线传播方向和测量物体的运动方向互相平行，干涉仪的光程差是光线在中空腔体内产生。
5.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，光线接收装置安装在干涉屏上，测量干涉屏上干涉条纹的光强明暗变化，转化为电信号输出，当光线接收装置上出现明条纹时，输出为1的电信号；当光线接收装置上出现暗条纹时，输出为0的电信号，光线接收装置每输出1次为1的电信号，代表干涉屏移动了1个干涉条纹，用微处理器记录干涉条纹的移动数量。
6.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，整套装置安装固定在测量的物体上，用光线发射装置发射固定频率、波长的激光，用干涉仪产生光程差，用光线接收装置测量光程差，用微处理器根据特定的公式、参数进行编程逻辑运算，计算出物体的运动速度，计算公式为：
v为物体的运动速度，L为中空腔体的长度，c为光线传播速度，N为明或暗干涉条纹的移动数量，λ为光线波长。
7.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，激光器、干涉仪、光线接收装置、微处理器、液晶显示器、电源可以模块化为一个整体，和测量物体固定在一起，干涉仪中空腔体的光线传播方向和测量物体的运动方向互相平行安装。
8.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，本装置可以做成一个独立的模块化的整体，可从一个物体上拆下，安装到另外的物体上。
9.根据权利要求1的一种装置，其特征在于，介质静止，装置运动，本装置测量的是装置的运动速度；介质运动，装置静止，本装置测量的是介质的运动速度，用3个这样的装置组成xyz三维直角坐标系，可以测量物体在x轴、y轴、z轴方向的运动速度及方向。
10.根据权利要求6的一种装置，其特征在于，将干涉仪安装在旋转物体上，使中空腔体的光线传播方向和旋转物体的旋转方向互相平行，可测量旋转物体安装点的旋转线速度，也可以测量旋转物体的旋转角速度。
说明书
本公开发明是一种使用光线干涉仪的速度测量方法及装置，属于电学技术领域。
本发明装置的工作原理是利用光线干涉仪产生光程差，根据仪器的运动速度和光线干涉仪的光程差有正比的关系，以及根据光程差和干涉条纹的移动数量成正比关系。用光线接收装置测量干涉条纹的移动数量，反馈到微处理器计算出光程差，反向推算出仪器的运动速度。将仪器和测量物体安装固定在一起，就可以测量出物体的运动速度。本装置和测量的物体之间没有机械传动，无摩擦、无损耗，可大大的提高测量运动物体速度的精度。
本公开发明使用光线发射装置、分光镜、反光镜、封闭腔体、中空腔体、干涉屏、光线接收装置、微处理器、电源，将分光镜、反光镜、封闭腔体、中空腔体组成萨格纳克环形光路，在干涉屏上安装光线接收装置。
把装置安装固定到测量的物体上，使中空腔体7的光线传播方向和物体的运动方向互相平行。
本公开发明所采用的技术方案是：
用分光镜2、反射镜3、反射镜4、反射镜5、封闭腔体6、中空腔体7组成萨格纳克环形光路。
光线发射装置1发射固定频率为f、波长为λ的激光，由分光镜2分为2路光线，光路a从分光镜2、反射镜5、反射镜4、反射镜3、分光镜2、干涉屏8传播；光路b从分光镜2、反射镜3、反射镜4、反射镜5、分光镜2、干涉屏8传播。2路光线在中空腔体7产生光程差。
中空腔体7中的光线传播方向和物体的运动方向10互相平行。中空腔体7的长度为L，光线在中空腔体7的介质内的传播速度为c，物体的运动速度为v。
光路a在中空腔体的传播时间t1为：
光路b在中空腔体的传播时间t2为：
光路a、光路b的光程差ξ为：
光路a、光路b的光程差在干涉屏上产生明、暗干涉条纹，用干涉屏上的光线接收装置测量干涉条纹的光强变化，将明、暗光信号转变为电信号输出。当光线接收装置上出现明条纹时，输出电信号为1；当光线接收装置上出现暗条纹时，输出电信号为0。光线接收装置上每出现一条明条纹，记为移动1个条纹，光线接收装置就输出一次电信号1，反馈到微处理器累加光线接收装置输出的电信号，就可以计算出干涉条纹的移动数量。光线接收装置输出了N个为1的电信号，说明干涉屏上移动了N条明条纹。光线波长为λ，干涉屏上接收的光程差为：
根据等式：
解方程得：
微处理器根据公式、参数进行编程逻辑运算，就可以计算出物体的运动速度，反馈到显示器，显示运算结果。
用3个这样的装置组成xyz三维直角坐标系，用微处理器进行逻辑运算，就可以测量出物体在立体空间的x轴、y轴、z轴的运动方向及运动速度。
将本装置安装在旋转的物体上，使中空腔体的光线传播方向和旋转物体的旋转方向互相平行，就可以测量出测量点的旋转线速度v。若测量点和旋转物体的中心距离为R，根据公式：
就可以计算出旋转物体的旋转角速度ω。
附图说明：
图1是本装置实施的平面示意图。
图2是本装置实施的另一个实施例的平面示意图。
图中：光线发射装置1、分光镜2、反光镜3、反光镜4、反光镜5、封闭腔体6、中空腔体7、干涉屏8、光线接收装置9、物体运动方向10。
具体实施方式：
参见附图1，将装置安装在测量的物体上，中空腔体7的光线传播方向和测量的物体的运动方向10互相平行。
测量中空腔体7的长度，记为L，输入微处理器保存。
将中空腔体7的介质光速c、光线波长λ输入微处理器保存。
对微处理器根据公式进行编程，将长度L、光速c、波长λ输入程序内，微处理器根据测量的干涉条纹移动数量N进行计算。
当物体静止时，干涉屏8上出现的是明条纹，光线接收装置9输出电信号1到微处理器，微处理器开始计数待命状态。
当物体运动时，干涉屏8上出现明、暗干涉条纹。根据运动速度的大小，干涉条纹产生明、暗变化移动。当光线接收装置9上出现暗条纹时，输出电信号“0”反馈到微处理器，当光线接收装置9上出现明条纹时，输出电信号“1”反馈到微处理器， 微处理器累加计数电信号“1”的数量。微处理器累加光线接收装置的输出电信号“N”，进行编程运算，计算出物体的运动速度，反馈到显示器显示计算结果。
在图2的另一个实施例中，中空腔体7是一个敞开的空腔，腔内和腔外的介质可自由的流通、交换。在此，光程差计算时，就要使用装置周围介质的光速，微处理器根据公式、参数进行编程运算，计算出物体的运动速度。
价值度评估
技术价值
经济价值
法律价值
0 0 053.0分
0 50 75 100专利价值度是通过科学的评估模
型对专利价值进行量化的结果，
基于专利大数据针对专利总体特
征指标利用计算机自动化技术对
待评估专利进行高效、智能化的
分析，从技术、经济和法律价值
三个层面构建专利价值评估体
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的质量和效率。
总评：53.0分
该专利价值中等 （仅供参考）
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技术价值 28.0
该指标主要从专利申请的著录信息、法律事件等内容中挖掘其技术价值，专利类型、独立权利要求数量、无效请求次数等内容均可反映出专利的技术性价值。 技术创新是专利申请的核心，若您需要进行技术借鉴或寻找可合作的项目，推荐您重点关注该指标。
部分指标包括：
授权周期（发明）
46 个月独立权利要求数量
1 个从属权利要求数量
6 个说明书页数
3 页实施例个数
1 个发明人数量
1 个被引用次数
0 次引用文献数量
0 个优先权个数
0 个技术分类数量
1 个无效请求次数
0 个分案子案个数
0 个同族专利数
0 个专利获奖情况
无保密专利的解密
否经济价值 6.0
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部分指标包括：
申请人数量
1申请人类型
个人许可备案
0 次权利质押
0 次权利转移
0 个海关备案
否法律价值 19.0
该指标主要从专利权的稳定性角度评议其价值。专利权是一种垄断权，但其在法律保护的期间和范围内才有效。 专利权的存续时间、当前的法律状态可反映出其法律价值。故而，若您准备找寻权属稳定且专利权人非常重视的专利技术，推荐您关注该指标。
部分指标包括：
存活期/维持时间
10法律状态
有权-审定授权
苏公网安备 32041202001399号
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